資源簡介

2.4 蛋白質是生命活動的主要承擔者學案
【學習目標】
1.說出氨基酸分子的結構特點，以及氨基酸脫水縮合形成蛋白質的過程。
2.概述蛋白質的結構和功能。
3.認同蛋白質是生命活動的主要承擔者。
【學習重難點】
氨基酸的結構特點，以及氨基酸形成蛋白質的過程。
2.蛋白質的結構和功能，以及蛋白質結構多樣性的原因。
【預習新知】
（一）蛋白質的功能
1．蛋白質是目前已知的結構最復雜、功能最多樣的分子。細胞核中的遺傳信息，往往要表達成蛋白質才能起作用。
2．主要功能及舉例
類別 功能 舉例
結構蛋白 許多蛋白質是構成細胞和生物體結構的重要物質 肌動蛋白、肌球蛋白等
功能蛋白 信息傳遞 對細胞和生物體的生命活動有重要的調節作用 胰島素、生長激素等
催化作用 催化細胞內的多種化學反應 大多數酶等
運輸作用 有些蛋白質具有運輸功能 血紅蛋白等
防御作用 能抵御侵入人體或高等動物體內的抗原物質 抗體等
（二）蛋白質的基本組成單位——氨基酸
1．種類：組成人體蛋白質的氨基酸有20種
2．結構
(1)寫出圖中結構名稱。
a．氨基；b、d：R基；c：羧基。
(2)比較圖中兩種氨基酸，寫出氨基酸分子的結構通式：
。
(3)氨基酸的結構特點。
①數量關系：至少都含有一個氨基(—NH2)和一個羧基(—COOH)。
②位置關系：都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。
③各種氨基酸之間的區別在于R基的不同。
（三）蛋白質的結構及其多樣性
1．氨基酸的脫水縮合
(1)此生理過程的名稱是脫水縮合。
(2)寫出字母代表的結構或名稱：a肽鍵；b二肽。
(3)判斷產物H2O中原子的來源。
H：來自R1所在氨基酸的羧基和R2所在氨基酸的氨基。
O：來自R1所在氨基酸的羧基。
(4)多肽中游離的氨基或羧基：至少個。
2．蛋白質的形成過程
元素：C、H、O、N等
　↓
氨基酸：蛋白質的基本組成單位
　↓脫水縮合
二肽：由兩個氨基酸分子縮合而成的化合物
　↓
多肽(鏈)：由多個氨基酸分子縮合而成的化合物，通常呈鏈狀結構
↓
蛋白質：具有一定的空間結構
3．蛋白質的結構多樣性
(1)表現：每種蛋白質含有的氨基酸種類和數目都不同，不同種類氨基酸的排列順序多種多樣，肽鏈的盤曲折疊方式及形成的空間結構不同，這就決定了蛋白質分子的結構多樣性。
(2)模型：
【鞏固訓練】
1.下圖為丙氨酸與半胱氨酸的結構式,下列相關敘述中正確的是( )
A.可用雙縮脲試劑檢測溶液中丙氨酸的含量
B.丙氨酸與半胱氨酸的R基均不參與化學鍵形成
C.不同的蛋白質中氨基酸的種類和數量一定不同
D.組成人體蛋白質的氨基酸最多有21種,都可從食物中攝取
2.色氨酸是一種必需氨基酸，可由動物腸道微生物產生。當色氨酸進入大腦時會轉化為血清素，血清素是產生飽腹感的一種重要信號分子，最終會轉化為褪黑素使人感覺困倦。下列敘述正確的是( )
A.色氨酸中至少含四種大量元素，在人體內可由其他氨基酸轉化而來
B.如果食物中色氨酸的含量較高，則產生飽腹感時需攝入的食物更多
C.血液中色氨酸含量較多的動物腸道中，產生色氨酸的微生物可能更多
D.人在吃飽之后容易產生困倦的直接原因是血液中色氨酸含量上升
3.某二十五肽被水解的結果如圖所示，這些短肽的羧基總數的最小值、肽鍵總數及將該二十五肽水解成這些短肽消耗的水分子數依次是( )
A.1、24、4 B.3、22、2 C.3、24、1 D.1、22、3
4.下列關于蛋白質的敘述，錯誤的是( )
A.蛋白質是細胞的物質基礎、生命活動的主要承擔者
B.煮熟的蛋白質遇到雙縮脲試劑不會產生紫色反應
C.肽鏈盤曲折疊成一定空間結構后可能具有生物活性
D.鹽析出的蛋白質的結構和功能不會發生改變
5.細胞受到冰凍時，蛋白質分子相互靠近，當接近到一定程度時，蛋白質分子中相鄰近的巰基(-SH)氧化形成二硫鍵(-S-S-)。解凍時，蛋白質氫鍵斷裂，二硫鍵仍保留(如下圖所示)。下列說法不正確的是( )
A.巰基位于氨基酸的R基上 B.解凍后蛋白質功能可能異常
C.結冰和解凍過程涉及到肽鍵的變化 D.抗凍植物有較強的抗巰基氧化能力
6.某多肽有20個氨基酸,其中天門冬氨酸4個,分別位于第5、6、15、20位(如圖所示)；肽酶X專門作用于天門冬氨酸羧基端的肽鍵,肽酶Y專門作用于天冬氨酸氨基端的肽鍵,下列相關敘述正確的是( )
A.該20肽含有的肽鍵至少為20個
B.該20肽游離的氨基和羧基至少各為1個和4個
C.肽酶Y完全作用后產生的多肽共含有氨基酸19個
D.肽酶X完全作用后產生的多肽中氧原子數目比20肽少了1個
7.蛋白質是生命活動的主要承擔者，下列相關敘述正確的是( )
A. 蛋白質是染色體的重要組成成分，是遺傳信息的攜帶者
B. 細胞膜的功能與膜蛋白的種類有關，與蛋白質的數量無關
C. 蛋白質纖維是構成細胞骨架、生物膜基本支架的主要成分
D. 細胞內蛋白質發生水解時，H2O參與氨基和羧基的形成
8.已知谷氨酸的分子式是C5H9O4N,那么該氨基酸的R基是( )
A.—C2H4NO2 B.—C3H5O2 C.—C4H6O2 D.— C4H5O2
9.下列關于蛋白質的敘述，錯誤的是( )
A.有的蛋白質能催化細胞中的化學反應
B.若某蛋白質含有多條肽鏈，則這些肽鏈一定通過肽鍵結合在一起
C.高溫下變性后的蛋白質更容易被蛋白酶水解
D.人體細胞中具有運輸功能的蛋白質不一定分布在細胞膜上
10.水蛭素是一種蛋白質，可用于預防和治療血栓。研究人員發現，用賴氨酸替換水蛭素第47位的天冬酰胺，可以提高它的抗凝血活性。在這項替換研究中，目前可行的直接操作對象是( )
A.基因 B.氨基酸 C.多肽鏈 D.蛋白質
參考答案
1.答案：D
解析：雙縮脲試劑鑒定的是蛋白質的含量,前提是化合物中含有肽鍵，不能鑒定氨基酸的含量,A錯誤;半胱氨酸的R基可參與二硫鍵的形成,B錯誤;不同的蛋白質中氨基酸的種類和數量可能相同,但是排列順序有差異,C錯誤;組成蛋白質的氨基酸最多有21種,包括必需氨基酸和非必需氨基酸,都可以從食物中攝取,D正確。
2.答案：C
解析：A、根據氨基酸的結構通式可知，色氨酸中一定含有C、H、O、N四種大量元素，但色氨酸是必需氨基酸，不能在人體內合成，A錯誤；B、如果食物中色氨酸的含量較高，色氨酸轉化為血清素，機體產生飽腹感，食物攝取量減少，B錯誤；C、色氨酸是一種必需氨基酸，可由動物腸道微生物產生，故血液中色氨酸含量較多的動物，其腸道中產生色氨酸的微生物可能更多，C正確；D、由題意可知，人在吃飽后產生困倦的直接原因是血液中褪黑素的含量增加，D錯誤。故選C。
3.答案：B
解析：(1)這些短肽的肽鏈總數為3條，所以含有的羧基總數的最小值=肽鏈數=3個;(2)1個五肽中共有4個肽鍵，1個六肽中共有肽鍵5個，1個十四肽中共有肽鍵13個，所以這些短肽含有的肽鍵總數=4+5+13=22個;(3)將該二十五肽水解成3個短肽需要斷裂2個肽鍵，所以消耗的水分子數為2個。
4.答案：B
5.答案：C
解析：A、巰基（-SH）中含有S，由氨基酸的結構通可知，巰基位于氨基酸的R基上，A正確；
B、蛋白質的結構決定蛋白質的功能，由題干“解凍時，蛋白質氫鍵斷裂”可知解凍后的蛋白質結構會發生變化，其功能也可能發生異常，B正確；
C、由題干信息知，結冰時會增加蛋白質分子中的二硫鍵，解凍時空間結構改變，結冰和解凍過程未涉及到肽鍵的變化，C錯誤；
D、細胞受到冰凍時，蛋白質分子中相鄰近的巰基（-SH）會被氧化形成二硫鍵（-S-S-），抗凍植物能夠適應較冷的環境，根據形態結構和功能相適應的觀點，可推知抗凍植物有較強的抗巰基氧化能力，D正確。
故選C。
6.答案：D
解析：根據肽鍵數目=氨基酸數目-肽鏈條數分析，該20肽含有肽鍵數目至少為20-1=19個，A錯誤。該20肽含游離的氨 基或羧基數目=肽鏈條數+R基中含有的氨基或羧基數，則氨基數 目至少1個，而羧基數目至少4+1 =5個，B錯誤。肽酶Y專門作用于天門冬氨酸氨基端的肽鍵，完全作用后第5號和第20號氨基酸脫離,因此產生的多肽共含有氨基酸18個,C錯誤。肽酶X專門作用于天門冬氨酸羧基端的肽鍵，完全作用后第6位氨基酸完全脫離多肽鏈，同時形成3條多肽（1~5,7~15，16~20)，每斷開一個肽鏈增加1個氧原子，故增加3個氧原子，又因為第6號氨基酸脫離，脫去4個氧，所以多肽中氧原子數比20肽少1個，D正確。
7.答案：D
解析：A、核酸是遺傳信息的攜帶者，蛋白質不是，A錯誤；
B、細胞膜的主要成分是蛋白質和磷脂，其中蛋白質是生命活動的主要承擔者，細胞膜的功能與膜蛋白的種類和數量均有關，B錯誤；
C、蛋白質纖維是構成細胞骨架，磷脂雙分子層構成生物膜的基本支架，C錯誤；
D、細胞內形成蛋白質是由氨基酸經脫水縮合形成的，氨基酸脫水縮合的過程中形成的H2O來自氨基和羧基，相反，蛋白質發生水解時，H2O參與氨基和羧基的形成，D正確。
8.答案：B
解析：氨基酸的結構通式是:根據氨基酸的結構通式可以看出,氨基酸的分子式是RC2H4O2N,已知谷氨酸的分子式是C5H9O4N,減去C2H4O2N,所以R基團是一C3H5O2,綜上所述,B符合題意。
9.答案：B
解析：A、某些蛋白質具有催化作用，可以催化細胞中的化學反應，A正確；B、若某蛋白質含有多條肽鏈，則每條肽鏈內部的氨基酸之間通過肽鍵相連，肽鏈之間通過二硫鍵等化學鍵相連，B錯誤；C、高溫變性的蛋白質，肽鍵暴露，更容易被蛋白酶水解，C正確；D、人體細胞中具有運輸功能的蛋白質不一定分布在細胞膜上，比如血紅蛋白，D正確。故選B。
10.答案：A
解析：蛋白質工程的直接操作對象是基因。

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